广西沿海高速铁路电力贯通线瞬时短路故障分析

毛谢华

（广西沿海铁路股份有限公司钦州供电段，助理工程师，广西 钦州）

广西沿海高速铁路（以下简称“沿海高铁”）是我国西南地区出海大通道的主要铁路运输通道，是北部湾城市的交通大动脉，主要包括邕北高铁、钦防高铁。沿海高铁沿线行车设备均采用一级、综合全电缆贯通线路供电，该供电方式相较于普铁架空贯通线路供电稳定性较高，且受外部环境因素影响较小。但自2013 年底沿海高铁投运以来，高铁沿线电力贯通线瞬时短路故障频发。仅2016 年2 月至8 月期间，电力贯通线瞬时短路故障发生就达19 件，严重影响了高铁沿线行车设备供电稳定性。本文对引发沿海高铁电力贯通线瞬时短路故障因素进行归纳分析，从中找出规律性认识，以便于现场检维修作业提前发现、整治电力设备潜在的隐患，避免隐患点恶化形成永久性故障造成大范围停电事故。

1 电力贯通线瞬时短路特点

沿海高铁电力贯通线电缆选型、高压柜结构、配电所贯通馈线保护投退设置等均与南宁局集团公司管内其他高铁线路有很大差异，可供学习参考的高铁电力贯通线瞬时短路故障处置经验较少。沿海高铁配电所贯通馈线主供回路“重合闸”保护设为“退出”，备供回路“备自投”保护设为“投入”。贯通线供电臂长度均为50 kM 左右，由于瞬时短路故障发生后“备自投”立即恢复线路供电，故障点不能直接隔离，形成了该类型故障突发性强，故障点隐蔽性高、排查范围广等特点。且高铁电力贯通线均采用双回路多方向电源供电，作业安全风险系数较高，排查难度较大。针对此类故障隐患排查，作业人员须严格执行安全作业标准，深入现场逐一对电力设备进行摸排、筛选。

2 跳闸案例

为了准确找到故障成因，我们从广西沿海高速铁路电力贯通线瞬时短路故障库中随机选取3例进行分析，力求从中得出规律性认识，进而有效指导解决此设备使用出现的共性问题。

2.1 案例一2016 年5 月13 日11 h 15 min，天气：晴。合浦配电所综合962#断路器过流II 段保护动作，钦州东配电所综合961#断路器备自投成功。合浦配电所综合962#断路器动作值Ia=4.46 A、Ib=5.53 A、Ic=1.51 A，流互变比30/5。过流II 段保护整定值为4.2 A，动作时间0.1 S，断路器属于正常保护动作。故障原因、故障点位置未能在第一时间查明。

2.2 案例二2016 年6 月8 日4 h 45 min，天气：阴。钦州东配电所一级951#断路器过流II 段保护动作，大塘配电所一级952#断路器备自投成功。钦州东配电所一级951#断路器动作值

Ia=7.92 A、Ib=39.08 A、Ic=7.21 A，流互变比20/5。过流II段保护整定值8.5 A，动作时间0.2 S，断路器属于正常保护动作。故障原因、故障点位置未能在第一时间查明。

2.3 案例三2016 年8 月13 日6 h 27 min，天气：晴。合浦配电所一级951#断路器过流II 段保护动作，北海配电所一级952#断路器备自投成功。合浦配电所一级951#断路器动作值

Ia=39.28 A、Ib=3.15 A、Ic=2.52 A，流互变比20/5。过流II 段保护整定值5 A，动作时间0.1 S，断路器属于正常保护动作。故障原因、故障点位置未能在第一时间查明。

3 原因分析

通过组织有关人员对高铁电力贯通线瞬时短路故障进行针对性的排查，重点对现场电力设备进行认真细致逐一检查、测量、试验、分析和对比，并充分考虑广西沿海地区高温、高湿等气候环境特点与故障的关联影响，分析判断引起高铁电力贯通线瞬时短路故障的因素主要有以下几个方面：

3.1 凝露引起爬电和闪络沿海高铁沿线基站、直放站、中继站箱变及电力远动间高压柜均配置全密封SF6 气体柜，共计154 台。占全线高压柜总数量81%。该类型高压柜电缆进出线插拔头底座套管（柜内侧）、柜内母线及高压断路器均密封于气室内。沿线红外、综合工区、综合探测机房箱变均配置普通非密封高压柜，共计37台。占全线高压柜总数量19%。相较于全密封SF6 气体柜，该类型高压柜易受凝露爬电、异物侵入等因素影响。

广西沿海地区属于亚热带季风型海洋气候，沿线箱变都是安装于室外，设备常年处于高温、高湿环境下运行。加之，沿海地区突发性降雨较多，降雨量较大，部分箱变基础内电缆预留井受地理环境、地表水位、排水速度等多方面因素影响，雨季井内积水严重，致使箱变内部空气湿度过大，电气材料、元件绝缘降低，极易成为产生故障的因数。

此外，高铁沿线箱变内加热器一般设置于低压室，部分箱变高压柜为非密封式普通高压柜，在相对封闭的高压柜内部并未安装加热器。电缆终端头及柜内母排、线缆、绝缘底座、绝缘套管表面易出现凝露现象，引起绝缘层表面爬电、闪络。图1为高压柜内绝缘线表面凝露现象示意图，图2 为凝露导致电缆头爬电烧损示意图

图1 高压柜内绝缘线表面凝露现象

图2 凝露导致电缆头爬电烧损示意图

3.2 高压柜存在设计缺陷部分厂家为减小高压柜体积、降低设备制造成本，高压柜内母排使用单芯绝缘线代替。相较于母排，高压柜生产厂家对绝缘线与柜体距离、绝缘线线间距离未做任何要求，部分绝缘线相互交叉触碰。未考虑高压柜内绝缘线线耳裸露导体沿绝缘线表面爬电至最近短路点爬距是否满足规范要求。当绝缘线表面积尘脏污或凝露到一定程度时，绝缘层表面形成爬电、闪络引起瞬时短路。图3 为高压柜内因绝缘线相互接触、凝露爬电形成短路烧损绝缘线的示意图。

图3 高压柜内因短路烧损绝缘线示意图

3.3 异物侵入非密封式普通高压柜高压电缆接线端虽已采用绝缘插拔头安装，但插拔头安装底座另一端采用普通母排或绝缘线连接，致使接线端子导体外漏。由于高压柜接地线母排进入柜体处存在较大缝隙，箱变封堵有漏洞时，小动物进入高压柜内引起瞬时短路故障。

箱变变压器高压接线端子裸露未设置绝缘防护措施，箱变封堵有漏洞时，小动物进入变压器室接近、触碰变压器高压接线端子，引起瞬时短路故障。

4 预防措施

4.1 加强防凝露装置运行管理高铁沿线箱变、远动间均设置有排风机、加热器等防凝露装置，要加强检查、调试并按要求设置装置启停参数，确保防凝露装置可靠运行。通过对通风量及箱变内部温度的控制，加快柜内外空气交换，减小柜内外温度及湿度差，从而减少凝露发生。针对高铁沿线箱变非密封式普通高压柜，可优化凝露传感器、加热器设置位置，以防止局部区域的防控漏洞。

4.2 调整空气间隙及增加爬电距离调整高压柜内单芯绝缘线线耳安装角度，增大绝缘线对柜体、绝缘线相间空气间隙，避免防凝露装置故障失效发生凝露时因绝缘距离不够引起爬电、闪络。调整后空气间隙仍不满足要求处所可增设绝缘支撑构件，增加爬电距离，防止闪络发生。

图4 调整绝缘线间距增加绝缘构件

4.3 防异物侵入为防止小动物接近、触碰高压柜内母线或变压器高压接线端子造成放电、短路，箱变电缆进出口、高压开关柜缆线通道及柜体缝隙要完全封堵。电缆预留进出口等较大通道要设置防止老鼠破坏封堵物的措施。在变压器接线端子增设绝缘护套，增加防范措施，以确保电力设备安全稳定运行。

4.4 严格执行电力设备定期保养制度要定期对电力设备进行检查、测量、清扫，调整、更换易损易耗原件，及时发现设备隐患，确保设备工作状态良好。避免因凝露传感器积尘影响灵敏度、湿度控制器损坏导致防凝露装置失效和绝缘积尘受潮、脏污发霉引起爬电闪络等隐患持续发展恶化，引发电力设备故障造成停电事故。

4.5 落实设备故障及隐患调查分析制度高铁电力设备抢修应遵循“快速隔离故障区段，恢复非故障区段供电，先通后复，保证行车通畅”的原则。抢修过程中要注意保存现场故障、隐患设备的影像、数据参数、故障部件等原始资料及物件，以现场实际情况为依据，结合后台监测数据，及时分析确定导致故障、隐患形成的因素。建立电力设备故障、隐患问题库，实时更新、分析、对比，抓好故障、隐患源头把控。提前发现、整治电力设备潜在的隐患，避免隐患点恶化形成永久性故障造成大范围停电事故。

5 结束语

经过对沿海高铁电力贯通线瞬时短路故障进行排查整治，对存在缺陷的设备进行改造，现该类型故障已经基本消除，高铁电力设备供电稳定性得到了大幅度提升。随着高铁电力设备供电质量、安全性、可靠性等要求的不断提高，电力贯通线故障处理、应急处置也越发需要紧迫高效。此文对沿海高铁电力贯通线瞬时短路故障进行分析总结、提出预防措施，供现场作业人员交流经验、借鉴参考。